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纤维素是当今最丰富的天然生物质资源，当纤维素被酸水解时，产生的棒状晶体残留物称为纤维素纳米晶体(CNC)。CNC具有高强度、高模量、结构可控等特点，在环境友好型复合材料领域得到了很好的发展。此外，CNC可以在水中自组装成螺旋状手性向列相液晶结构，并且这种结构在溶剂挥发后可以保留在固体薄膜中，CNC薄膜特殊的结构排列可以模拟自然界中某些生物，对刺激通过改变自身颜色做出可逆的响应。然而，CNC薄膜脆性大，在水中易分散，很难在整个可见光谱波长范围内实现精确的颜色控制以及响应性单一，极大限制其发展。本论文通过CNC自组装制备性能优良的多重刺激响应性功能材料，主要研究内容如下:
1、硫酸水解微晶纤维素制备CNC:本论文中我们使用硫酸水解微晶纤维素制备CNC使其表面带有大量硫酸酯基团，通过严格控制酸解条件和离心、透析处理，制得的CNC，由于静电排斥作用可在水中稳定分散，并具备双折射现象。通过控制酸解时间和酸解浓度，所得CNC纳米棒的平均宽度为14±3nm，平均长度为196±30nm。
2、纤维素纳米晶体/(N-异丙基丙烯酰胺)(CNC/PNIPAM)复合材料制备及响应性能研究:首次将PNIPAM接枝到CNC上，并与水性聚氨酯(WPU)的乳液共组装制备柔性复合膜。复合薄膜在相对湿度为25％至98％之间展现出优异的可逆湿度响应性。PNIPAM的加入不但可调节薄膜的颜色，同时还赋予其温度响应性。此外复合膜在不同极性溶剂中具有不同溶胀特性，表现不同的颜色。复合薄膜在具有多重响应特性的同时又具有良好的循环稳定性，对每一种刺激响应性能进行10次循环试验后其最大反射波长基本没有发生变化。
3、纤维素纳米晶体/银纳米颗粒(CNC/AgNPs)复合材料制备及性能研究:基于CNC/WPU复合薄膜的溶胀响应特性，在CNC螺距之间引入硝酸银溶液并原位还原制备纳米银颗粒，由于WPU柔性组分的存在，复合膜具备较好的柔性。。在响应性方面，复合薄膜在相对湿度45％至98％之间时，随着湿度增大，产生红移，随着湿度减小，产生蓝移，同时随湿度增加，薄膜透过率增加，这是由于水分子使CNC螺距增大，AgNPs之间间距增大导致的，这也进一步使薄膜的电阻率增大，并且这一过程是可逆的。由于其电阻随湿度增大的特性以及良好的湿度响应性，其在智能开关等传感领域具有潜在应用价值。
1、硫酸水解微晶纤维素制备CNC:本论文中我们使用硫酸水解微晶纤维素制备CNC使其表面带有大量硫酸酯基团，通过严格控制酸解条件和离心、透析处理，制得的CNC，由于静电排斥作用可在水中稳定分散，并具备双折射现象。通过控制酸解时间和酸解浓度，所得CNC纳米棒的平均宽度为14±3nm，平均长度为196±30nm。
2、纤维素纳米晶体/(N-异丙基丙烯酰胺)(CNC/PNIPAM)复合材料制备及响应性能研究:首次将PNIPAM接枝到CNC上，并与水性聚氨酯(WPU)的乳液共组装制备柔性复合膜。复合薄膜在相对湿度为25％至98％之间展现出优异的可逆湿度响应性。PNIPAM的加入不但可调节薄膜的颜色，同时还赋予其温度响应性。此外复合膜在不同极性溶剂中具有不同溶胀特性，表现不同的颜色。复合薄膜在具有多重响应特性的同时又具有良好的循环稳定性，对每一种刺激响应性能进行10次循环试验后其最大反射波长基本没有发生变化。
3、纤维素纳米晶体/银纳米颗粒(CNC/AgNPs)复合材料制备及性能研究:基于CNC/WPU复合薄膜的溶胀响应特性，在CNC螺距之间引入硝酸银溶液并原位还原制备纳米银颗粒，由于WPU柔性组分的存在，复合膜具备较好的柔性。。在响应性方面，复合薄膜在相对湿度45％至98％之间时，随着湿度增大，产生红移，随着湿度减小，产生蓝移，同时随湿度增加，薄膜透过率增加，这是由于水分子使CNC螺距增大，AgNPs之间间距增大导致的，这也进一步使薄膜的电阻率增大，并且这一过程是可逆的。由于其电阻随湿度增大的特性以及良好的湿度响应性，其在智能开关等传感领域具有潜在应用价值。